月壤的钻取采样离散元动态行为研究

月壤为离散介质,其力学行为不仅受外部因素影响,而且受月壤颗粒形状之间相互作用和约束因素影响,一般连续介质力学难以模拟其力学特性,而离散元法作为一种分析离散介质的数值方法,可用来模拟器具与月壤相互作用的力学行为.基于前苏联Luna-24月面钻取采样过程力学机理分析,首先对钻取运动过程进行分析,然后应用PFC3D离散元软件,构建离散元月壤模型,通过赋予颗粒接触刚度、摩擦系数、粘结系数等定义月壤本构模型,仿真钻取过程,对比钻取消耗能量和钻进阻力.计算结果表明螺距和转速对钻取消耗能量和钻进阻力影响较大,螺距越大,转速越高,钻取消耗能量和钻进阻力越大,且与螺距和转速呈线性关系.研究结果可为月表采样机构的设计与优化提供借鉴.